IPC-M-109与电子工业潮湿敏感元件用电子防潮箱的防护

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一，潮湿对电子元器件造成的危害
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   当电子元器件朝着小型化和廉价化方向发展，塑料封装就成为了一项标准做法。但潮湿气体会透过封装材料及元器件的接合面进入到器件的内部，一方面造成内部电路氧化腐蚀短路，另一方面当SMD器件吸湿度率达到0.1wt%时，在电子元器件组装焊接过程中的高温会使进入IC内部的潮湿气体受热膨胀产生足够的压力，使塑料从芯片或引脚框上的内部分离(脱层)、线捆接损伤、芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。甚至裂纹会延伸到元件的表面，最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂，又称为“爆米花”，这将导致返修甚至要废弃该组装件。更为重要的是那些看不见的、潜在的缺陷会溶入到产品中去。
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- E; Q% q4 f8 C/ }" p! ~# U   非IC类电子元器件也会受到潮湿的危害。如印刷电路板吸湿度率达到0.2wt%时，也会导致裂纹和分层；继电器的触点受潮氧化，导致接触不良；硅晶体氧化；其它诸如陶瓷器件、液晶器件、石英器件、光电器件、红外与激光器件、连接线、接插件等等，都会受到潮湿的危害。

  潮湿对电子元器件的危害，已成为一项非常严峻的事情，随着潮湿敏感性元件使用的增加，诸如薄的密间距元件(fine-pitch device)和球栅阵列(BGA, ball grid array)，这个问题就越严重。

* E* m( }. F  f/ _& p1 c8 `二，关于IPC-M-109标准

   为确保潮湿气体不进入器件中，美国电子工业联合会（IPC）和电子元件焊接工程协会（JEDEC）之间共同研究制定和发布了 IPC-M-109, 潮湿敏感性元件标准和指引手册。

   IPC-M-109统一和修订了两个以前的标准：IPC-SM-786 和JEDEC-JESD-22-A112（这两个文件现在都过时了）。新的标准包含有许多重要的增补与改动。
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+ R4 X$ p2 h) k5 p( s   IPC-M-109包括以下七个文件，其中关于潮湿敏感元件防护的文件有：

（1），IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路(IC)SMD的潮湿/回流敏感性分类

2 c/ @$ n; r) s; y   该文件的作用是帮助制造厂商确定元器件对潮湿的敏感性，并列出了八种潮湿分级和车间寿命(floor life)。

潮湿敏感水平 SMD防湿包装拆开后暴露的环境 车间寿命：

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5 v! W, @8 v: @: e; {# M: k    2 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 一年车间寿命
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" [& `4 t" }  Q    2a 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 四周车间寿命
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    3 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 168小时车间寿命

    4 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命

; x' f" |% {! p% V    5 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 48小时车间寿命

  Q0 s1 F5 W* Y: ]1 X( N    5a 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 24小时车间寿命

    6 级 暴露于小于或等于30°C/60%RH 72小时车间寿命
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(对于6级，元件使用之前必须经过烘焙，并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。)

) N! n, m9 ?% Y! `0 _   增重(weight-gain)分析用来确定确定一个估计的车间寿命，而失重(weight-loss)分析用来确定需要用来去掉过多元件潮湿的干燥时间
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（2），IPC/JEDEC J-STD-033 潮湿/回流敏感性SMD的处理、包装、装运和使用标准
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7 ~; v! C$ ?7 w; a7 @3 `) c   该文件提供处理、包装、装运和干燥潮湿敏感性元件的推荐方法。
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   干燥包装涉及将潮湿敏感性元件与去湿剂、湿度指示卡和潮湿敏感注意标贴一起密封在防潮袋内。标贴含有有关特定温度与湿度范围内的货架寿命、包装体的峰值温度(220°C或235°C)、开袋之后的暴露时间、关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期。

) b3 z3 a" A% ^   潮湿敏感水平为1 级的，装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是可选的、标贴是不要求的，除非元件分类到235°C的回流温度。
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   潮湿敏感水平为2 级的，装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。

+ d6 J8 i+ G' X: P   潮湿敏感水平为2a ~ 5a 级的，装袋之前干燥是要求的，装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。
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; E! E3 t, m3 @* @   潮湿敏感水平为6 级的。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是可选的、标贴是要求的。
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   IPC的干燥包装之前的预烘焙推荐是：
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   包装厚度小于或等于1.4mm：对于2a-5a 级别，125°C的烘焙时间范围8~28小时，或150°C烘焙4-14小时。
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3 R& H& l: d/ Z% v   包装厚度小于或等于2.0mm：对于2a-5a 级别，125°C的烘焙时间范围23-48小时，或150°C烘焙11-24小时。
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   包装厚度小于或等于4.0mm：对于2a-5a 级别，125°C的烘焙时间范围48小时，或150°C烘焙24小时。

# w) D) Y' S) p% }: I1 c0 O   IPC的车间寿命过期之后的后烘焙推荐是：

# d1 u; p6 g, s1 a) v/ q   包装厚度小于或等于1.4mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围4~14小时，或40°C烘焙5~9天。

' l" l! I2 X, |( ~, G: T. [  ]1 }   包装厚度小于或等于2.0mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围18~48小时，或40°C烘焙21~68天.

   包装厚度小于或等于4.0mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围48小时，或40°C烘焙67或68天。
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   元件干燥使用常温干燥箱去湿或烘焙两种方法之一。

. \% E1 @6 b. x   烘焙去湿
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   烘焙比比较复杂。基于潮湿敏感水平级别不同和包装厚度的不同，有一些干燥包装前的预焙的推荐方法。但指出烘焙温度可能造成引脚氧化或引起过多的金属间增生(intermetallic growth)从而降低引脚的可焊接性。并不要将元件存储在烘焙温度下的炉子内。

: R' o4 ~8 H2 ]% S. K   常温干燥箱去湿：
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1 a% M* H* M  N4 o1 }' ]   对于潮湿敏感水平为2-4级的防湿包装拆开后的SMD，如暴露在小于或等于30°C/60% RH环境下，将其放入湿度为10%RH的常温干燥箱中，经过暴露时间 X 5倍的除湿保管时间，可以恢复原来的车间寿命。
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: r2 u7 B8 D& [" _. {7 ^. j/ U; }, M  @   对于潮湿敏感水平为5-5a级的防湿包装拆开后的SMD，如暴露在小于或等于30°C/60% RH环境下，将其放入湿度为10%RH的常温干燥箱中，经过暴露时间 X 10倍的除湿保管时间，可以恢复原来的车间寿命
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（3），IPC-9503 非IC元件的潮湿敏感性分类

   该文件的作用是帮助制造厂商确定非IC元件的电子元器件对潮湿的敏感性和防护要求。
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4 O) f2 c5 v4 w: a& }( W; B三，结论
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9 @( Y! h  K! w' b. V* l; _   IPC-M-109为电子制造厂商潮湿对电子元器件的危害问题提供了标准和方法,只要认真贯彻执行，可将有效地将潮湿对电子元器件的危害降到最低程度。
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